Rätsel vun der Zäit

Zäit war ëmmer e Problem. Als éischt war et schwéier fir souguer déi brillantste Geescht ze verstoen wat Zäit wierklech war. Haut, wann et eis schéngt, datt mir dat zu engem gewësse Mooss verstinn, vill gleewen datt ouni et, op d'mannst am traditionelle Sënn, et méi bequem wäert sinn.

"" Geschriwwen vum Isaac Newton. Hien huet gegleeft datt d'Zäit nëmme wierklech mathematesch versteet ka ginn. Fir hien waren eendimensional absolut Zäit an déi dreidimensional Geometrie vum Universum onofhängeg a separat Aspekter vun der objektiver Realitéit, an all Moment vun der absoluter Zäit sinn all Eventer am Universum gläichzäiteg geschitt.

Mat senger spezieller Relativitéitstheorie huet den Einstein d'Konzept vun der simultaner Zäit ewechgeholl. Senger Iddi no ass d'Simulatioun net eng absolut Relatioun tëscht Eventer: wat gläichzäiteg an engem Referenzkader ass, wäert net onbedéngt gläichzäiteg an engem aneren sinn.

E Beispill vum Einstein sengem Verständnis vun der Zäit ass de Muon aus kosmesche Strahlen. Et ass en onbestänneg subatomescht Partikel mat enger duerchschnëttlecher Liewensdauer vun 2,2 Mikrosekonnen. Et formt sech an der ieweschter Atmosphär, an obwuel mir erwaarden datt se nëmme 660 Meter reest (mat der Liichtgeschwindegkeet 300 km/s) ier se zerfällt, erlaben d'Zäitdilatatiounseffekter kosmesch Muonen iwwer 000 Kilometer op d'Äerduewerfläch ze reesen. a weider. . An engem Referenzkader mat der Äerd liewen Muonen méi laang wéinst hirer héijer Geschwindegkeet.

1907 huet dem Einstein säi fréiere Enseignant Hermann Minkowski Raum an Zäit als. Raumzäit behält sech wéi eng Szen, an där Partikelen am Universum relativ zuenee beweegen. Wéi och ëmmer, dës Versioun vu Raumzäit war onkomplett (kuck och: ). Et huet d'Schwéierkraaft net abegraff bis den Einstein 1916 allgemeng Relativitéit agefouert huet. De Stoff vun der Raumzäit ass kontinuéierlech, glat, verréckt a deforméiert duerch d'Präsenz vu Matière an Energie (2). Schwéierkraaft ass d'Krümmung vum Universum, verursaacht vu massive Kierper an aner Formen vun Energie, déi de Wee bestëmmt deen Objeten huelen. Dës Krümmung ass dynamesch, bewegt sech wéi d'Objete beweegen. Wéi de Physiker John Wheeler seet, "Spacetime iwwerhëlt d'Mass andeems se se seet wéi se sech beweegt, an d'Mass iwwerhëlt d'Raumzäit andeems se se seet wéi se kromme."

2. Dem Einstein seng Raumzäit

Zäit an d'Quantewelt

Déi allgemeng Relativitéitstheorie betruecht de Passage vun der Zäit kontinuéierlech a relativ, a betruecht de Passage vun der Zäit als universell an absolut an der gewielter Slice. An den 60er Joren huet en erfollegräiche Versuch fir virdrun inkompatibel Iddien, Quantemechanik an allgemeng Relativitéitstheorie ze kombinéieren zu deem wat als Wheeler-DeWitt Equatioun bekannt ass, e Schrëtt a Richtung Theorie Quantegravitatioun. Dës Equatioun huet ee Problem geléist awer en aneren erstallt. Zäit spillt keng Roll an dëser Equatioun. Dëst huet zu enger grousser Kontrovers tëscht Physiker gefouert, déi se de Problem vun der Zäit nennen.

Carlo Rovelli (3), e modernen italienesche theoretesche Physiker huet eng definitiv Meenung iwwer dës Matière. ", huet hien am Buch "The Secret of Time" geschriwwen.

3. Carlo Rovelli a säi Buch

Déi, déi mat der Kopenhagen Interpretatioun vun der Quantemechanik averstane sinn, gleewen datt d'Quanteprozesser d'Schrödinger-Gleichung befollegen, déi symmetresch an der Zäit ass an aus dem Wellenkollaps vun enger Funktioun entsteet. An der quantummechanescher Versioun vun der Entropie, wann d'Entropie ännert, ass et net Hëtzt déi fléisst, mee Informatioun. E puer Quantephysiker behaapten den Urspronk vum Pfeil vun der Zäit fonnt ze hunn. Si soen datt d'Energie opléist an d'Objete alignéieren, well elementar Partikele binden wa se interagéieren an enger Form vu "Quanteverstrengung". Den Einstein, zesumme mat senge Kollegen Podolsky a Rosen, hunn esou Verhalen als onméiglech ugesinn, well et der lokaler realistescher Vue op d'Ursaach widdersprécht. Wéi kënne Partikelen, déi wäit vunenee sinn, gläichzäiteg matenee interagéieren, hu si gefrot.

1964 huet hien en experimentellen Test entwéckelt, deen dem Einstein seng Fuerderungen iwwer sougenannte verstoppte Variabelen ofgeleent huet. Dofir gëtt et allgemeng ugeholl datt d'Informatioun tëscht verwéckelte Partikelen reest, potenziell méi séier wéi d'Liicht ka reesen. Sou wäit wéi mir wëssen, Zäit existéiert net fir verwéckelt Partikelen (4).

Eng Grupp vu Physiker op der Hebräescher Universitéit gefouert vum Eli Megidish zu Jerusalem huet am Joer 2013 gemellt datt si et fäerdeg bruecht hunn Photonen ze verwéckelen, déi net an der Zäit zesumme existéieren. Als éischt hunn se am éischte Schrëtt e verwéckelt Paar Photonen erstallt, 1-2. Kuerz drop hu si d'Polariséierung vum Photon 1 gemooss (eng Eegeschaft, déi d'Richtung beschreift, an där d'Liicht oszilléiert) - doduerch " ëmzebréngen " (Etapp II). Photon 2 gouf op eng Rees geschéckt, an en neit verwéckelt Pair 3-4 gouf geformt (Schrëtt III). Photon 3 war dann zesumme mam reesend Photon 2 an esou enger Manéier gemooss, datt d'Entanglement Koeffizient "verännert" vun den alen Puer (1-2 an 3-4) op déi nei kombinéiert 2-3 (Schrëtt IV). Eng Zäit méi spéit (Etapp V) gëtt d'Polaritéit vum eenzegen iwwerliewende Photon 4 gemooss an d'Resultater gi mat der Polariséierung vum laang doudege Photon 1 (zréck an der Stuf II) verglach. Resultat? D'Daten hunn d'Präsenz vu Quante Korrelatiounen tëscht Photonen 1 a 4 opgedeckt, "temporär net-lokal". Dëst bedeit datt Entanglement an zwee Quantesystemer ka geschéien, déi ni an der Zäit zesumme existéiert hunn.

De Megiddish a seng Kollege kënnen net anescht wéi iwwer méiglech Interpretatioune vun hire Resultater spekuléieren. Vläicht riicht d'Messung vun der Polariséierung vum Photon 1 am Schrëtt II iergendwéi déi zukünfteg Polariséierung vu 4, oder d'Messung vun der Polariséierung vum Photon 4 am Schrëtt V iwwerschreift iergendwéi de fréiere Polariséierungszoustand vum Photon 1. Souwuel no vir wéi no hannen, Quantekorrelatiounen propagéieren zum kausale Void tëscht dem Doud vun engem Photon an der Gebuert vun engem aneren.

Wat heescht dat op enger Makro Skala? Wëssenschaftler, déi méiglech Implikatioune diskutéieren, schwätzen iwwer d'Méiglechkeet datt eis Observatioune vu Starlight iergendwéi d'Polariséierung vu Photonen viru 9 Milliarde Joer diktéiert hunn.

E Paar amerikanesch a kanadesch Physiker, Matthew S. Leifer vun der Chapman University a Kalifornien an Matthew F. Pusey vum Perimeter Institut fir Theoretesch Physik zu Ontario, hu virun e puer Joer gemierkt, datt wa mir net un der Tatsaach halen, datt den Einstein. Miessunge gemaach op engem Partikel kënnen an der Vergaangenheet an Zukunft reflektéiert ginn, wat an dëser Situatioun irrelevant gëtt. No der Reformuléierung vun e puer grondleeënd Viraussetzungen hunn d'Wëssenschaftler e Modell entwéckelt, deen op dem Bell sengem Theorem baséiert, an deem de Raum an d'Zäit ëmgewandelt gëtt. Hir Berechnunge weisen, firwat mir unhuelen, datt d'Zäit ëmmer viraus ass, mir iwwer Kontradiktioune stierzen.

Nom Carl Rovelli ass eis mënschlech Perceptioun vun der Zäit onloschterlech verbonne mat wéi d'thermesch Energie sech verhält. Firwat kennen mir nëmmen d'Vergaangenheet an net d'Zukunft? De Schlëssel, laut de Wëssenschaftler, unidirektional Flux vun Hëtzt vu méi waarmen Objeten op méi kal. En Äiswürfel, deen an eng waarm Taass Kaffi gehäit gëtt, killt de Kaffi of. Awer de Prozess ass irreversibel. De Mënsch, als eng Zort "thermodynamesch Maschinn", follegt dëse Pfeil vun der Zäit an ass net fäeg eng aner Richtung ze verstoen. "Awer wann ech e mikroskopeschen Zoustand beobachten", schreift Rovelli, "verschwënnt den Ënnerscheed tëscht Vergaangenheet an Zukunft ... an der elementarer Grammatik vu Saachen gëtt et keen Ënnerscheed tëscht Ursaach an Effekt."

Zäit gemooss a Quantefraktiounen

Oder vläicht kann d'Zäit quantiséiert ginn? Eng kierzlech entstanen nei Theorie suggeréiert datt de klengst denkbaren Zäitintervall net méi wéi ee Milliardstel vun engem Milliardstel vun enger Milliardstel vun enger Sekonn däerf iwwerschreiden. D'Theorie follegt e Konzept dat op d'mannst d'Basiseigenschaft vun enger Auer ass. Laut Theoretiker kënnen d'Konsequenze vun dësem Begrënnung hëllefe fir eng "Theorie vun allem" ze kreéieren.

D'Konzept vun der Quantezäit ass net nei. Modell vun der Quantegravitatioun proposéiert datt d'Zäit quantiséiert gëtt an e gewëssen Tickrate huet. Dësen Tickzyklus ass déi universell Minimum Eenheet, a keng Zäitdimensioun kann manner sinn wéi dëst. Et wier wéi wann et e Feld un der Grënnung vum Universum wier, dat d'Mindestgeschwindegkeet vun allem an deem bestëmmt, an aner Partikelen Mass ginn. Am Fall vun dëser universeller Auer, "amplaz Mass ze ginn, gëtt et Zäit", erkläert ee Physiker, dee proposéiert d'Zäit ze quantiséieren, de Martin Bojowald.

Duerch d'Simulatioun vun esou eng universal Auer, hien a seng Kollegen um Pennsylvania State College an den USA gewisen, datt et en Ënnerscheed zu kënschtlech Atom Auer maachen géif, déi atomarer Schwéngungen benotzen déi genee bekannt Resultater ze produzéieren. Zäit Miessunge. No dësem Modell huet d'Atomauer (5) heiansdo net mat der Universaluhr synchroniséiert. Dëst géif d'Genauegkeet vun der Zäitmiessung op eng eenzeg Atomuhr limitéieren, dat heescht datt zwou verschidden Atomuhren eventuell net mat der Längt vun der vergaangener Period passen. Vu datt eis beschten Atomauere konsequent matenee sinn an Zecken bis op 10-19 Sekonnen, oder en Zéngtel vun engem Milliardstel vun engem Milliardstel vun enger Sekonn moosse kënnen, kann d'Basiseenheet vun der Zäit net méi wéi 10-33 Sekonnen sinn. Dëst sinn d'Conclusiounen vun engem Artikel iwwer dës Theorie, déi am Juni 2020 an der Zäitschrëft Physical Review Letters opgetaucht ass.

5. Lutetium-baséiert atomarer Auer op der National Universitéit vu Singapur.

Testen ob sou eng Basisunitéit vun der Zäit existéiert ass iwwer eis aktuell technologesch Fäegkeeten eraus, awer schéngt ëmmer méi zougänglech ze sinn wéi d'Planck Zäit ze moossen, déi 5,4 × 10-44 Sekonnen ass.

De Schmetterlingseffekt funktionnéiert net!

Zäit aus der Quantewelt ewechzehuelen oder se ze quantifizéieren kann interessant Konsequenzen hunn, mä loosse mer éierlech sinn, déi populär Fantasie gëtt duerch soss eppes gedriwwen, nämlech Zäitrees.

Virun engem Joer huet d'Universitéit vu Connecticut Physikprofesser Ronald Mallett dem CNN gesot datt hien eng wëssenschaftlech Equatioun geschriwwen huet déi als Basis benotzt ka ginn Echtzäit Maschinn. Hien huet souguer en Apparat gebaut fir e Schlësselelement vun der Theorie ze illustréieren. Hie mengt datt et theoretesch méiglech ass Zäit an eng Loop ëmsetzendéi Zäitreesen an d'Vergaangenheet erlaben. Hien huet souguer e Prototyp gebaut deen weist wéi Laser hëllefe kënnen dëst Zil z'erreechen. Et sollt bemierkt datt dem Mallett seng Kollegen net iwwerzeegt sinn datt seng Zäitmaschinn jeemools wäert materialiséieren. Och de Mallett gëtt zou datt seng Iddi zu dësem Zäitpunkt ganz theoretesch ass.

Enn 2019 huet New Scientist gemellt datt d'Physiker Barak Shoshani a Jacob Hauser vum Perimeter Institut a Kanada eng Léisung beschriwwen hunn an där eng Persoun theoretesch vun engem Neiegkeeten op déi zweet, laanschtgoungen duerch e Lach an Raumzäit oder en Tunnel, wéi se soen, "mathematesch méiglech". Dëse Modell gëtt ugeholl datt et verschidde parallel Universum gëtt, an deenen mir kënne reesen, an huet e seriöse Nodeel - Zäitrees beaflosst net d'Reesender hir eegen Timeline. Op dës Manéier kënnt Dir aner Kontinuum beaflossen, awer deen aus deem mir d'Rees ugefaang hunn bleift onverännert.

A well mir am Raum-Zäit continua sinn, dann mat der Hëllef vun Quantecomputer Fir Zäitreesen ze simuléieren, hunn d'Wëssenschaftler viru kuerzem bewisen datt et kee "Schmetterlingseffekt" am Quanteräich gëtt, wéi et a ville Science Fiction Filmer a Bicher gesi gëtt. An Experimenter um Quanteniveau, beschiedegt, scheinbar bal onverännert, wéi wann d'Realitéit sech selwer heelt. E Pabeier iwwer dëst Thema ass dëse Summer a Psysical Review Letters opgetaucht. "Op engem Quantecomputer sinn et keng Probleemer weder mat der Simulatioun vun der Géigendeel Evolutioun an der Zäit, oder mat der Simulatioun vum Prozess fir de Prozess zréck an d'Vergaangenheet ze réckelen", erkläert de Mikolay Sinitsyn, en theoretesche Physiker am Los Alamos National Laboratory a Co- Auteur vun der Etude. Aarbecht. "Mir kënne wierklech gesinn wat mat der komplexer Quantewelt geschitt wa mir zréck an d'Zäit goen, e Schued addéieren an zréck goen. Mir fannen datt eis ursprénglech Welt iwwerlieft huet, dat heescht datt et an der Quantemechanik kee Schmetterlingseffekt gëtt.

Dëst ass e grousse Schlag fir eis, awer och gutt Neiegkeet fir eis. De Raum-Zäit Kontinuum behält d'Integritéit, erlaabt net kleng Ännerungen et ze zerstéieren. Firwat? Dëst ass eng interessant Fro, awer e bëssen anescht Thema wéi d'Zäit selwer.